不平衡式發(fā)射裝置發(fā)射水雷時發(fā)射能量計算和彈道分析
發(fā)布時間：2021-10-17 20:04
根據(jù)氣動不平衡式發(fā)射裝置的發(fā)射原理,建立大深度發(fā)射水雷時的發(fā)射能量方程,計算了不同發(fā)射深度發(fā)射水雷時發(fā)射能量的儲存量;分析了發(fā)射活塞的流通面積,建立了拋射壓力方程和水雷運動方程。利用Simulink軟件建立了仿真平臺,對發(fā)射時發(fā)射氣瓶內的瞬時壓力、發(fā)射管內的拋射壓力以及水雷的出管速度進行了仿真,獲得了水雷彈道的變化規(guī)律和預期的研究結果,對該領域相關理論的深入研究和潛艇布雷作戰(zhàn)使用研究提供了重要參考價值。
【文章來源】：火力與指揮控制. 2020,45(12)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
氣動不平衡式發(fā)射裝置原理圖
t）為壓縮空氣通過發(fā)射開關的流通面積，為單位面積的秒流量。根據(jù)流量公式和理想氣體絕熱狀態(tài)方程，假定發(fā)射氣瓶內壓縮空氣通過發(fā)射開關的流通過程為絕熱節(jié)流過程，則其秒流量（）的求解為：（4）發(fā)射氣瓶內壓縮空氣通過發(fā)射開關注入到發(fā)射管內，其壓縮空氣氣體熱焓注入率（）為：（5）發(fā)射時，發(fā)射氣瓶內的壓縮空氣通過發(fā)射開關按照一定的規(guī)律輸入發(fā)射管內做功，以保證水雷在發(fā)射管內做加速運動。發(fā)射開關控制壓縮空氣按照一定的規(guī)律輸入發(fā)射管內，是通過控制發(fā)射開關的流通面積實現(xiàn)，發(fā)射開關端部結構圖如圖2所示。圖2壓縮空氣經(jīng)發(fā)射活塞端部結構圖根據(jù)發(fā)射活塞的結構特點，將發(fā)射活塞的運動分為4個階段，求解不同階段壓縮空氣流經(jīng)發(fā)射活塞流通面積f1（t）的表達式為：（6）其中，駐d為d2與d1之差，d1為發(fā)射活塞導向體直徑（m），d2為發(fā)射活塞上凸緣直徑（m），L為發(fā)射活塞運動行程，L1、L2為特形孔底部所處的兩個極限位置，fmax為4個特形孔的面積和。1.1.3單向閥運動特性分析單向閥安裝在發(fā)射管后部的管體上，其主要功用是發(fā)射后期防止發(fā)射管內海水經(jīng)發(fā)射開關流入到發(fā)射氣瓶內，占據(jù)發(fā)射氣瓶的容積。平時單向閥在其自身彈簧力的作用下自動關閉。當發(fā)射開關打開后，在其壓縮空氣作用力的作用下自動開啟，從而發(fā)射氣瓶內的壓縮空氣進入發(fā)射管內建立拋射壓力。當發(fā)射開關關閉后，在發(fā)射管內壓力和自身彈簧力的作用下自動關閉。根據(jù)上述分析，開啟單向閥所需氣壓力的表達式（Pd）為：（7）式中，Sd1為單向閥受發(fā)射閥內的空氣壓力的作用面積，Sd2為單向閥受發(fā)射管內的海水壓力的作用面積，F(xiàn)d為單向閥彈簧預壓力，P
［J］.IEEETransactionsonAerospaceandElectronicSystems，2012，48（3）：2673-2678.［7］YUANT，BAR-SHALOMY.AmultipleIMMestimationapproachwithunbiasedmixingforthrustingprojectiles［J］.IEEETransactionsonAerospaceandElectronicSystems，2014，48（4）：3250-3267.［8］EWEDAE.Dependenceofthestabilityoftheleastmeanfourthalgorithmontargetweightsnon-stationarity［J］.IEEETransactionsonSignalProcessing，2014，62（7）：1634-1643.力參數(shù)，發(fā)射前雷時，發(fā)射管內壓力和水雷出管速度的仿真曲線圖如圖6和圖7所示。通過改變發(fā)射氣瓶初始壓力參數(shù)，發(fā)射后雷時，發(fā)射管內壓力和水雷出管速度的仿真曲線圖如圖8和圖9所示。在發(fā)射氣瓶容積一定的條件下，基于仿真曲線可以看出：1）發(fā)射時發(fā)射管內的拋射壓力與發(fā)射氣瓶內的壓力成正比。若發(fā)射氣瓶內的初始壓力越高，不管是發(fā)射前雷還是發(fā)射后雷，則壓縮空氣進入發(fā)射管內建立的拋射壓力越高；反之越校2）發(fā)射時水雷的出管速度與拋射壓力成正比。若發(fā)射管內的拋射壓力越高，不管是發(fā)射前雷還是發(fā)射后雷，則水雷的出管速度越高；反之越低。3結論本文基于潛用氣動不平衡式發(fā)射裝置“一管兩雷”裝填方式和大深度發(fā)射水雷的作戰(zhàn)使用需求，在基于發(fā)射能量分析計算的基礎上，進行了發(fā)射氣瓶環(huán)節(jié)和發(fā)射管環(huán)節(jié)的特性分析和建模，利用Simulink軟件，分別對前水雷和后水雷的彈道特性進行了仿真，獲得的主要研究結論為：1）目前裝艇使用的發(fā)射裝置儲存的發(fā)射能量，滿足潛艇開展大深度布雷所需的發(fā)射能量需求。2）發(fā)射時，發(fā)射深度參數(shù)變化對發(fā)射開關位移量的影響并不顯著，但對發(fā)射開關開啟持續(xù)時間的影響顯著。發(fā)射深度越大，則發(fā)射開關開啟持續(xù)時間越長；反之則越短。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]提拉缸式發(fā)射裝置水下發(fā)射內彈道仿真研究[J]. 刁宏偉,李宗吉,李春來. 兵器裝備工程學報. 2018(02)
[2]風載荷對某發(fā)射裝置待發(fā)射狀態(tài)的影響[J]. 張江華,鄒華杰. 火力與指揮控制. 2017(01)
[3]某氣動不平衡式發(fā)射裝置性能影響因素研究[J]. 萬祥蘭,范明君,段宏. 液壓與氣動. 2015(04)
[4]氣動不平衡發(fā)射裝置發(fā)射水雷內彈道特性[J]. 張永,逄洪照,黃波,張宏凱. 艦船科學技術. 2011(12)
[5]魚雷氣動不平衡發(fā)射裝置程控系統(tǒng)方案探討[J]. 李鵬,李志華. 液壓與氣動. 2008(08)
[6]氣動式水下武器發(fā)射器內彈道優(yōu)化研究[J]. 練永慶,王樹宗,陳一雕. 彈道學報. 2002(02)
本文編號：3442341
【文章來源】：火力與指揮控制. 2020,45(12)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
氣動不平衡式發(fā)射裝置原理圖
t）為壓縮空氣通過發(fā)射開關的流通面積，為單位面積的秒流量。根據(jù)流量公式和理想氣體絕熱狀態(tài)方程，假定發(fā)射氣瓶內壓縮空氣通過發(fā)射開關的流通過程為絕熱節(jié)流過程，則其秒流量（）的求解為：（4）發(fā)射氣瓶內壓縮空氣通過發(fā)射開關注入到發(fā)射管內，其壓縮空氣氣體熱焓注入率（）為：（5）發(fā)射時，發(fā)射氣瓶內的壓縮空氣通過發(fā)射開關按照一定的規(guī)律輸入發(fā)射管內做功，以保證水雷在發(fā)射管內做加速運動。發(fā)射開關控制壓縮空氣按照一定的規(guī)律輸入發(fā)射管內，是通過控制發(fā)射開關的流通面積實現(xiàn)，發(fā)射開關端部結構圖如圖2所示。圖2壓縮空氣經(jīng)發(fā)射活塞端部結構圖根據(jù)發(fā)射活塞的結構特點，將發(fā)射活塞的運動分為4個階段，求解不同階段壓縮空氣流經(jīng)發(fā)射活塞流通面積f1（t）的表達式為：（6）其中，駐d為d2與d1之差，d1為發(fā)射活塞導向體直徑（m），d2為發(fā)射活塞上凸緣直徑（m），L為發(fā)射活塞運動行程，L1、L2為特形孔底部所處的兩個極限位置，fmax為4個特形孔的面積和。1.1.3單向閥運動特性分析單向閥安裝在發(fā)射管后部的管體上，其主要功用是發(fā)射后期防止發(fā)射管內海水經(jīng)發(fā)射開關流入到發(fā)射氣瓶內，占據(jù)發(fā)射氣瓶的容積。平時單向閥在其自身彈簧力的作用下自動關閉。當發(fā)射開關打開后，在其壓縮空氣作用力的作用下自動開啟，從而發(fā)射氣瓶內的壓縮空氣進入發(fā)射管內建立拋射壓力。當發(fā)射開關關閉后，在發(fā)射管內壓力和自身彈簧力的作用下自動關閉。根據(jù)上述分析，開啟單向閥所需氣壓力的表達式（Pd）為：（7）式中，Sd1為單向閥受發(fā)射閥內的空氣壓力的作用面積，Sd2為單向閥受發(fā)射管內的海水壓力的作用面積，F(xiàn)d為單向閥彈簧預壓力，P
［J］.IEEETransactionsonAerospaceandElectronicSystems，2012，48（3）：2673-2678.［7］YUANT，BAR-SHALOMY.AmultipleIMMestimationapproachwithunbiasedmixingforthrustingprojectiles［J］.IEEETransactionsonAerospaceandElectronicSystems，2014，48（4）：3250-3267.［8］EWEDAE.Dependenceofthestabilityoftheleastmeanfourthalgorithmontargetweightsnon-stationarity［J］.IEEETransactionsonSignalProcessing，2014，62（7）：1634-1643.力參數(shù)，發(fā)射前雷時，發(fā)射管內壓力和水雷出管速度的仿真曲線圖如圖6和圖7所示。通過改變發(fā)射氣瓶初始壓力參數(shù)，發(fā)射后雷時，發(fā)射管內壓力和水雷出管速度的仿真曲線圖如圖8和圖9所示。在發(fā)射氣瓶容積一定的條件下，基于仿真曲線可以看出：1）發(fā)射時發(fā)射管內的拋射壓力與發(fā)射氣瓶內的壓力成正比。若發(fā)射氣瓶內的初始壓力越高，不管是發(fā)射前雷還是發(fā)射后雷，則壓縮空氣進入發(fā)射管內建立的拋射壓力越高；反之越校2）發(fā)射時水雷的出管速度與拋射壓力成正比。若發(fā)射管內的拋射壓力越高，不管是發(fā)射前雷還是發(fā)射后雷，則水雷的出管速度越高；反之越低。3結論本文基于潛用氣動不平衡式發(fā)射裝置“一管兩雷”裝填方式和大深度發(fā)射水雷的作戰(zhàn)使用需求，在基于發(fā)射能量分析計算的基礎上，進行了發(fā)射氣瓶環(huán)節(jié)和發(fā)射管環(huán)節(jié)的特性分析和建模，利用Simulink軟件，分別對前水雷和后水雷的彈道特性進行了仿真，獲得的主要研究結論為：1）目前裝艇使用的發(fā)射裝置儲存的發(fā)射能量，滿足潛艇開展大深度布雷所需的發(fā)射能量需求。2）發(fā)射時，發(fā)射深度參數(shù)變化對發(fā)射開關位移量的影響并不顯著，但對發(fā)射開關開啟持續(xù)時間的影響顯著。發(fā)射深度越大，則發(fā)射開關開啟持續(xù)時間越長；反之則越短。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]提拉缸式發(fā)射裝置水下發(fā)射內彈道仿真研究[J]. 刁宏偉,李宗吉,李春來. 兵器裝備工程學報. 2018(02)
[2]風載荷對某發(fā)射裝置待發(fā)射狀態(tài)的影響[J]. 張江華,鄒華杰. 火力與指揮控制. 2017(01)
[3]某氣動不平衡式發(fā)射裝置性能影響因素研究[J]. 萬祥蘭,范明君,段宏. 液壓與氣動. 2015(04)
[4]氣動不平衡發(fā)射裝置發(fā)射水雷內彈道特性[J]. 張永,逄洪照,黃波,張宏凱. 艦船科學技術. 2011(12)
[5]魚雷氣動不平衡發(fā)射裝置程控系統(tǒng)方案探討[J]. 李鵬,李志華. 液壓與氣動. 2008(08)
[6]氣動式水下武器發(fā)射器內彈道優(yōu)化研究[J]. 練永慶,王樹宗,陳一雕. 彈道學報. 2002(02)
本文編號：3442341
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/jingguansheji/3442341.html
